Verbindungstechnik für Kühlwasserkreisläufe

Zu den wichtigsten Aufgaben der schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt SLV Duisburg gehören neben der Aus- und Weiterbildung auch die Beratung, Forschung und Erprobung. Mehr als 100 Präsenzseminare pro Jahr vermitteln schweißtechnisches, prüftechnisches und korrosionsschutztechnisches Spezialwissen. Das Schweißfachinstitut verfügt dazu über ein Labor für das Widerstandsschweißen. In den drei Laborräumen stehen mehr als 40 Widerstandsschweißmaschinen verschiedener Bauart und Größe, Steuerungen verschiedener Hersteller sowie Überwachungsgeräte, Mess- und Prüfeinrichtungen.

Widerstandsschweißen gehört in der industriellen Massenfertigung zu den wichtigsten Säulen einer kostengünstigen und gut automatisierbaren, schweißtechnischen Fertigung. Beim Widerstandsschweißen werden zwei oder mehr Einzelteile unter Krafteinwirkung durch elektrische Widerstandserwärmung miteinander verbunden. In der Regel wird das Material bis zum Schmelzfluss erhitzt, so dass die Einzelteile stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Es gibt allerdings auch Materialkombinationen, bei denen eine Verbindung in fester Phase entsteht. Da während der Schweißung mit einer Presskraft gearbeitet wird, muss eigentlich vom Widerstandspressschweißen gesprochen werden (man unterscheidet hiervon das Sonderverfahren Widerstandsschmelzschweißen, bei dem ohne äußere Kraft gearbeitet wird). Die Schweißspezialisten Stefan Schreiber und Peter Zak im Institut in Duisburg befassen sich zu circa 70 Prozent mit automobilnahen Anwendungen bis etwa drei Millimeter Einzelblechdicke, aber auch Aufgabenstellungen bei denen zum Beispiel zehn Millimeter dicke Materialien mit dem Widerstandspunktschweißen zu verbinden sind.

Das Institut führt Versuche mit unterschiedlichen Stromarten und -formen sowie Schweißanlagenbauarten aller Art durch. Eines haben alle Schweißanlagen gemeinsam: Sie müssen zuverlässig mit genügend Kühlwasser und anderen Schweißmedien versorgt werden. Für diese Aufgaben setzt Peter Zak, verantwortlich für das Widerstandslabor der SLV Duisburg, mittlerweile bevorzugt auf die Steckanschlüsse und Schläuche von Eisele aus Waiblingen.  Aufmerksam auf diese Kühlwasseranschlüsse wurde Zak auf einem Beratungstermin bei einem Automobilzulieferer. Sein guter Qualitätseindruck bestätigte sich bei Begutachtung der Anschlüsse, auch die einfache Handhabung überzeugte ihn. Andere Anschlusstypen waren aufwendiger an- und abzukoppeln. Gerade in einem Versuchs- und Ausbildungslabor werden Schweißanlagen und Versuchsaufbauten ständig modifiziert und umgebaut. Einfache Handhabung der Anschlüsse ist da ein wichtiger Punkt. Auch die Farbauswahl des Schlauchsortiments erleichtert die Arbeit und hilft die Übersicht im Kühlkreis zu wahren, zum Beispiel bei der Unterscheidung zwischen Zulauf und Rücklauf.

Die ersten Steckanschlüsse wurden testweise vor rund vier Jahren montiert und funktionieren trotz ständigem Einsatz immer noch ohne Probleme und Undichtigkeiten. Zak erklärt: „Uns gefällt insbesondere die größtenteils werkzeuglose Montage der Schläuche durch einfaches Einstecken in die eingeschraubten Fittings. Einige unserer Anlagen haben wir kürzlich im Rahmen von Wartungsarbeiten und Umbauten auf diese Systeme umgestellt und sind von der Qualität überzeugt.“

Die typische Schweißumgebung ist von Funken, metallischen Spritzern und allgemein hohen Temperaturen geprägt. Entsprechend müssen Verbindungskomponenten gestaltet sein. Die Steckanschlüsse der Serien 2600 und 2400 mit Lösehülse sind zum Beispiel besonders schmutzabweisend und daher leicht zu reinigen. Der in anderen Steckanschlüssen oft eingesetzte Lösering verklebt häufig durch Schweißspritzer. Die Lösehülse hingegen lässt keine freien Räume für Schmutzablagerungen. Auch nach langem Gebrauch lassen sich die Verschlüsse leicht öffnen. Die generelle Silikonfreiheit der Anschlüsse ist darüber hinaus ein Grund, warum die Anschlüsse seit langem in der Automobilindustrie und dort auch für Schweißanwendungen vorgeschrieben sind.

Nach den überzeugenden Versuchen stellt das Schweißfachinstitut seine Schweißgeräte jetzt bei planmäßigen Wartungsarbeiten nach und nach auf die Anschlüsse um. Peter Zak setzt die Anschlüsse aus entzinkungsbeständigem Messing mit Lösehülse zusammen mit farbigen und gegen Schweißspritzer beständigen Proweld-Schläuchen ein.

Die Bauform eines Kühlwasseranschlusses richtet sich unter anderem nach dem abzuführenden Wärmestrom, der Einbausituation und der zu erwartenden Druckbeaufschlagung. Je nach Anwendungsfall können Kühlwasseranschlüsse aus Messing, Edelstahl oder Aluminium hergestellt werden.

Um noch bessere Durchflusseigenschaften zu erreichen hat der Hersteller auch spezielle Bogen-Einschraubanschlüsse entwickelt, die kürzlich am SLV erprobt wurden und eine höhere Durchflussrate erreichen als herkömmliche Winkelanschlüsse, da es zu keinen Verwirbelungen im Flüssigkeitsstrom kommt und der volle Durchgang für den Wärmeabtransport zur Verfügung steht. 

Die neuen Kühlwasseranschlüsse eignen sich insbesondere für Hochleistungsanwendungen, bei denen es darauf ankommt, die maximal mögliche Durchflussleistung zu erreichen. Sie sind kompatibel zu allen anderen Anschlüssen des Herstellers. Aufgrund der besseren Durchflussrate der Rohrbögen können kleinere Durchmesser verwendet werden, um die gleiche Kühlleistung wie mit bisherigen Winkelanschlüssen zu erreichen. do